Setpoint Management & Crop Steering
Kurzdefinition
Setpoint Management bezeichnet die koordinierte Verwaltung aller Klimasollwerte (Temperatur, Luftfeuchte, CO₂, VPD) ueber alle Wachstumsphasen. Crop Steering erweitert dieses Konzept: Durch gezielte Sollwert-Verschiebungen wird aktiv gesteuert, ob die Cannabis-Pflanze vegetatives Wachstum (Blattexpansion) oder generatives Wachstum (Blutenproduktion) priorisiert. Urspruenglich aus dem niederlaendischen Tomatenanbau stammend, ist Crop Steering heute Standard in professionellem Cannabis-CEA.
Wissenschaftliche Beschreibung
VPD als vereinheitlichende Kontrollgroesse
Vapor Pressure Deficit (Dampfdruckdefizit) ersetzt separate Temperatur- und Feuchte-Sollwerte durch eine physiologisch sinnvollere Regelgroesse:
VPD = SVP * (1 - RH/100) [kPa]
SVP (Saettigungsdampfdruck) nach Magnus-Tetens:
SVP = 0,6108 * exp(17,27 * T / (T + 237,3)) kPa (T in °C)
VPD beschreibt direkt die Verdunstungskapazitaet der Luft – je hoeher VPD, desto staerker der Transpirationssog der Pflanze:
| Wachstumsphase | VPD-Zielbereich (kPa) | Temperatur | Relative Luftfeuchte |
|---|---|---|---|
| Stecklinge/Vermehrung | 0,4-0,8 | 22-25°C | 70-80% |
| Frueher Vegetativer Aufwuchs | 0,8-1,0 | 23-28°C | 60-75% |
| Spaeter Vegetativer Aufwuchs | 0,8-1,2 | 24-30°C | 55-70% |
| Fruehblute | 1,0-1,4 | 22-28°C | 50-65% |
| Spaetblute | 1,2-1,6 | 20-26°C | 45-55% |
- VPD < 0,4 kPa: Saettigungsnaehe → Botrytis- und Mehltaurisiko
- VPD > 1,6 kPa: Exzessive Transpiration → Spaltenschluss → Photosynthese-Hemmung
Vegetative Klimastrategie
Ziel: Zellelongation, Blattexpansion, schnelle Canopy-Bildung
| Parameter | Vegetativer Sollwert | Wirkung |
|---|---|---|
| VPD | 0,8-1,2 kPa | Moderater Transpirationssog; Turgordruck in expandierenden Zellen |
| Temperatur (Tag) | 24-30°C | Hoher Stoffwechsel; schnelle Photosynthese |
| Temperatur (Nacht) | 20-24°C | DIF = +4-6°C (foerdert Streckung) |
| CO₂ | 800-1.200 ppm | Maximale Photosyntheserate |
| Bewaesserung | Haeufig, kleines Volumen | Substrat-WC 70-80%; dauerhafter Turgor |
| EC (Naehrloesung) | 1,0-1,5 mS/cm | Niedrige Osmolaritaet; schnelle Wasseraufnahme |
Generative Klimastrategie
Ziel: Assimilat-Umverteilung zu Bluetenstrukturen und Harzproduktion
| Parameter | Generativer Sollwert | Wirkung |
|---|---|---|
| VPD | 1,2-1,6 kPa | Erhoehter Transpirationsstress; Osmolyt-Konzentration |
| Temperatur (Tag) | 20-26°C | Moderater Metabolismus; Terpenoidstabilitaet |
| Temperatur (Nacht) | 15-20°C | DIF = +5-8°C; saisonales Kuehlungssignal |
| CO₂ | 800-1.000 ppm | Leicht reduziert (Photosynthese-Kapazitaet geringer in Bluete) |
| Bewaesserung | Seltener, groesseres Volumen | Substrat-WC 45-55% vor Neubefeuchtung; kontrollierter Stress |
| EC (Naehrloesung) | 2,5-3,5 mS/cm | Hohe Osmolaritaet → Metabolit-Konzentration → Harzstimulation |
Tag-Nacht-Temperaturdifferenz (DIF)
DIF = Tagestemperatur - Nachttemperatur
- +DIF (positiv, z.B. Tag 26°C / Nacht 20°C = +6 DIF): Foerdert Internodiensteckung → hoehere, streckigere Pflanzen
- Null-DIF (Tag = Nacht): Kompakter Wuchs
- -DIF (negativ, z.B. Tag 18°C fruehs / Nacht 22°C = -4 DIF): Stark kompakter Wuchs; in kommerziellen Cannabis-Betrieben selten
Im Anbau typisch: Vegetativ +4-6°C DIF; Generativ +5-8°C DIF (mimiert saisonal kuehlere Naechte als Bluhtrigger-Unterstuetzung).
CO₂-Sollwert-Strategie
- Umgebungs-CO₂: ~420 ppm
- Anreicherungsziel: 800-1.200 ppm waehrend Lichtperiode
- Photosynthese-Saettigung Cannabis: ~1.200-1.500 ppm
- CO₂-Sollwert sinkt linear mit steigender Lueftungsrate: bei >30-50% max. Lueftungskapazitaet → CO₂-Injektion unwirtschaftlich → abschalten
- Oekonomisches Optimum: Abhaengig von CO₂-Kosten (Verbrenner vs. Fluessig-CO₂) vs. Mehrertrag
Temperatur-Sollwert-Rampen (Sunrise/Sunset-Simulation)
Keine Sprungantwort, sondern graduelle Uebergaenge: - Tag→Nacht-Uebergang: 30-60 Minuten Rampe von z.B. 28°C auf 22°C - Verhindert thermischen Schock (Hermaphroditismus-Risiko) - Strahlungsabhaengige Anpassung: +1-3°C bei hohem PPFD (erhoehte Photosynthesekapazitaet) - Circadianer Rhythmus-Effekt: Graduelle Aenderungen synchronisieren pflanzliche Uhr
Phasenuebergang Vegetativ → Generativ
Uebergang sollte graduell ueber 5-7 Tage erfolgen:
- Tag 1-2: Photoperiode auf 12/12 umschalten
- Tag 2-5: Bewaesserungsfrequenz ~20% pro Tag reduzieren; EC schrittweise +0,2-0,3 mS/cm/Tag
- Tag 4-7: Tag-Nacht-Temperaturdifferenz um 1°C/Tag vergroessern
- Tag 5-7: VPD-Zielwert um 0,1 kPa/Tag erhoehen
Zu aggressiver simultaner Uebergang aller Parameter → 15-30% Ertragseinbussen (dokumentiert in Grodan Grow Guide).
Automatisierung des Crop Steerlings
Moderne Plattformen wie Growlink mit AI Copilot und Grodan GroGrow Software verwalten Phasenuebergaenge programmatisch: - Phasenbasierte Klimarezepte im Klimacomputer hinterlegt - Automatischer Profilwechsel per Zeitplan - Alarmierung bei Abweichung von Sollwertprofil - Datenprotokoll fuer Vergleich zwischen Zyklen
Anbau-Relevanz
- VPD statt T/RH separat regeln: Reduziert Transpirationsstreichereignisse; biologisch sinnvoller als isolierte T- und RH-Sollwerte
- Phasenbasierte Klimarezepte: Einen statischen Klimaplan zu fahren verschenkt 15-30% Ertragspotenzial
- Sanfte Uebergaenge: Abrupte generative Lenkung ist die haeufigste Ursache fuer sub-optimale Ertraege beim Blueeintritt
- EC und Klima koordinieren: EC-Anpassung muss zeitlich mit VPD-Erhoehung synchronisiert sein; alleinige Klimaanpassung ohne Substrat-Anpassung unvollstaendig
- DIF bewusst einsetzen: +DIF nicht zu hoch (>8°C) → Stressymptome; -DIF nur fuer kompakte Sorten/Stecklingsvorbereitung
Verwandte Begriffe
- pid-regler-klima — Regelalgorithmus der die Sollwerte einhalt
- klimacomputer — Plattform fuer Rezept-Management
- mpc-praediktive-klimaregelung — Optimierungsbasierter Ansatz fuer Setpoint-Koordination
- dli-lichtsteuerung-automatisiert — DLI als Licht-Sollwert, integriert in Crop Steering
Quellen
- Introduction to Crop Steering – Grow Guide Cannabis Edition. Grodan 2024. https://www.grodan101.com/syssiteassets/downloads/grow-guide/chapter-3---introduction-to-crop-steering.pdf
- An Introduction to Vapor Pressure Deficit (VPD). CERES Greenhouse Solutions. https://ceresgs.com/an-introduction-to-vapor-pressure-deficit/
- Greenhouses Library Documentation – Control Systems. https://greenhouses-library.readthedocs.io/en/latest/control.html
- Growlink Grow Software – Optimize Your Cultivation. https://growlink.ag/software/controls
Quellen
- https://doi.org/10.1021/acs
- Wang CT et al. (2022): Air quality in cannabis cultivation facilities. Environ. Sci. Technol. doi:10.1021/acs.est.1c06372